DE202013001348U1

DE202013001348U1 - Antriebssteuerung für ein Fahrrad mit Hilfsmotor

Info

Publication number: DE202013001348U1
Application number: DE201320001348
Authority: DE
Original assignee: Electrail Ug (haftungsbeschrankt); ELECTRAIL UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: E2trail De GmbH
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2023-02-09

Abstract

Antriebssteuerung für ein Fahrrad (1) mit Hilfsmotor oder einen Fahrradanhänger (2) mit Hilfsmotor oder ein Gespann aus Fahrrad und Anhänger (3) mit wenigstens einem angetriebenen Vorderrad (4), Hinterrad (5) oder Rad des Anhängers (6), einer durch die Antriebssteuerung in verschiedene Betriebszustände des Hilfsmotors wie Schub, Bremsung oder Leerlauf einstellbaren Motorregelung, sowie einem Energiespeicher zur Versorgung des Antriebs mit Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssteuerung durch Messung von Orientierung oder Bewegung der Pedalkurbel des Fahrrades mit einem Messmittel (8) für die Erfassung von Beschleunigung, oder Corioliskraft oder Erdmagnetfeld erfolgt, welches an der Pedalkurbel (9), Pedalwelle, oder anderen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit um die Tretlagerachse rotierenden Teilen befestigt ist und aus der Bestimmung von Orientierung, Drehrichtung, Drehgeschwindigkeit, Drehdauer, oder Kombinationen aus den genannten Zuständen der Pedalkurbel oder bestimmten zeitlichen Abfolgen von Pedalbewegungen, definierte Steuerbefehle ableitet, diese kabellos an die Motorregelung überträgt, und so die verschiedenen Betriebszustände des Hilfsmotors, sowie die Variation von Schub-...

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung eines Hilfsmotors für Fahrräder (”Pedelecs”), oder Gespanne aus Fahrrad und Anhänger, die zum Befördern von Personen und Lasten geeignet sind und mit wenigstens einem elektrisch angetriebenen Antriebsrad, sowie einem elektrischen Energiespeicher zur Versorgung des Antriebsrades mit elektrischer Energie ausgestattet sind, wie beispielsweise bereits in Gebrauchsmuster DE 20 2011 101 788 U1 beschrieben.
Insbesondere zum Transport kleiner Lasten werden Fahrräder oder Gespanne mit Antriebsmotoren z. B. elektrischen Radnabenmotoren eingesetzt, um den Lenker des Fahrrades ganz oder teilweise beim Vortrieb des Fahrzeugs zu unterstützen. Die Steuerung des Hilfsmotors erfolgt mit Bedienelementen am Lenker des Fahrrads, zum Beispiel mit der Hand zu betätigenden Schaltern oder Drehgriffen, oder geeigneter Sensorik am Tretlager des Fahrrads, welche Bewegungen der Pedalkurbel erfasst. Die Aktivierung des Hilfsmotors durch Vorwärtsumlauf der Pedalkurbel (”Pedalieren”) ist genormte Bedingung für den Betrieb bestimmter Pedelecs, siehe zum Beispiel EN 15194.
Wird keine motorische Unterstützung benötigt, so sind Einbauten wie Motor, Energiespeicher und Motorsteuerung sowie die entsprechenden Bedienelemente an Lenker und die Sensorik, z. B. am Tretlager ohne Funktion. Wünschenswert ist es, die genannten Teile mit wenigen Handgriffen vom Fahrrad entfernen zu können. Dies ist z. B. durch Abkoppeln eines antreibenden Anhängers sehr gut möglich. Die Bedienelemente verbleiben dabei am Fahrrad, weil zumeist Signalleitungen verlegt sind, die einen schnellen Ausbau der Bedienelemente erschweren. Sensorik zur Erfassung von Pedalbewegung und Pedaldrehmoment ist wegen der genannten Normung in viele Pedelecs eingebaut und zugleich, da Bestandteil des Tretlagers, nicht einfach zu entfernen.
Die in Haupt- und Unteransprüchen dargelegte Erfindung beschäftigt sich mit der Steuerung eines beliebigen Antriebssystems für ein Fahrrad, insbesondere ein Gespann aus Fahrrad und Anhänger mit Hilfsmotor. Mit einem Minimum an Bedienelementen und dem kompletten Wegfall von Steuerleitungen werden zwei Hauptziele verfolgt: 1. die einfache und intuitive Steuerung des Motors nur durch Bewegungen der Pedalkurbel und 2. die einfache Abrüstung der Antriebskomponenten vom Fahrrad, falls kein Antrieb benötigt wird. In der Erfindung wird an der Pedalkurbel ein Sender befestigt, der in der weiteren Ausgestaltung reversibel montiert und demontiert werden kann. Ein im Sender integriertes Messmittel leitet aus der Pedalbewegung Steuerbefehle ab, die kabellos an die Motorsteuerung des Hilfsmotors weiter gegeben werden.
2 zeigt eine mögliche Anordnung des Senders (8) an der Pedalkurbel (9). Der Sender wird dabei reversibel am Fahrrad zu befestigt, um das komplette Auf- und Abrüsten der motorischen Unterstützung bei Bedarf so einfach wie möglich zu gestalten. Zugleich ermöglicht der Sender (8) die komplette Steuerung des Hilfsmotors durch Bewegungen der Pedalkurbel. Der Antrieb wird, falls er bei einem Gespann (1, 3) im Anhänger (2) eingebaut ist, in einem Schritt komplett vom Fahrrad abgekoppelt, so dass im Bedarfsfall mit wenigen Handgriffen der Umbau eines motorisierten Gespanns zum nicht motorisierten Fahrrad erfolgt.
Das Prinzip der Steuerung des Antriebs ist ähnlich der Steuerung eines nicht motorisierten Fahrrades, so dass eine intuitive Steuerung des Hilfsmotors erreicht wird. Fahrräder werden mit Muskelkraft durch Vorwärtsumlauf des Pedals angetrieben. Ist eine Rücktrittbremse ausgeführt, so führt das Rückwärtstreten des Pedals zu einer Bremswirkung. Ist ein Freilauf eingebaut, so führt Stillstand oder Rückwärtsumlauf des Pedals zum Ausbleiben des Vortriebs. Diese, allen Radfahrern bekannten ”Signale” des Pedals sind mit dem beschriebenen Sensor auch auf ein Antriebssystem im Fahrradanhänger oder im Fahrrad übertragbar. Beispielsweise wird bei Rückwärtsumlauf des Pedals und dem dabei im auf dem Pedal montierten Sensor erzeugten Messsignal durch den Sender eine Bremse im Anhänger aktiviert oder mit Kombinationen aus Pedalsignalen, beispielsweise einzelnen oder mehrfachen, kurzen Rückwärtsimpulsen die intensität der Motorunterstützung voreingestellt. Die so vorgewählte Motorunterstützung erfolgt dann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Drehzahl der Pedalkurbel.
3 zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Hauptplatine des Senders (10), die in einem geeigneten Gehäuse eingebaut ist. Sie enthält als wichtigste Bauteile einen Microcontroller (11), ein Funkmodul (12), einen Sensor, beispielsweise ein Gyrometer (13), sowie eine geeignete Spannungsquelle, beispielsweise eine Batterie. Aktiviert wird der Sender in dieser Ausführung durch Schließen eines Reedkontaktes (14) bei der magnetischen Befestigung der Einheit am Fahrradpedal. So ausgeführt ist der Sender wasserdicht, einfach zu montieren und zu demontieren und geeignet, die zur Steuerung des Hilfsmotors benötigten Signale der Pedalkurbel zu messen und zu übertragen, ohne dass es weiterer Ein- oder Anbauten am Fahrradrahmen bedarf.
Die Erfindung ist also generell zum Steuern motorisch unterstützter Fahrräder und ähnliche Fahrzeuge geeignet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202011101788 U1 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 15194 [0002]

Claims

Antriebssteuerung für ein Fahrrad (1) mit Hilfsmotor oder einen Fahrradanhänger (2) mit Hilfsmotor oder ein Gespann aus Fahrrad und Anhänger (3) mit wenigstens einem angetriebenen Vorderrad (4), Hinterrad (5) oder Rad des Anhängers (6), einer durch die Antriebssteuerung in verschiedene Betriebszustände des Hilfsmotors wie Schub, Bremsung oder Leerlauf einstellbaren Motorregelung, sowie einem Energiespeicher zur Versorgung des Antriebs mit Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssteuerung durch Messung von Orientierung oder Bewegung der Pedalkurbel des Fahrrades mit einem Messmittel (8) für die Erfassung von Beschleunigung, oder Corioliskraft oder Erdmagnetfeld erfolgt, welches an der Pedalkurbel (9), Pedalwelle, oder anderen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit um die Tretlagerachse rotierenden Teilen befestigt ist und aus der Bestimmung von Orientierung, Drehrichtung, Drehgeschwindigkeit, Drehdauer, oder Kombinationen aus den genannten Zuständen der Pedalkurbel oder bestimmten zeitlichen Abfolgen von Pedalbewegungen, definierte Steuerbefehle ableitet, diese kabellos an die Motorregelung überträgt, und so die verschiedenen Betriebszustände des Hilfsmotors, sowie die Variation von Schub- und Bremsleistung bewirkt.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel für die Fahrradpedalbewegung kabellos über ein codiertes Funksignal mit der Motorregelung kommuniziert.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Fahrradpedalbewegung in einer auf der Pedalkurbel montierten Einheit (8) erfolgt, die demontiert werden kann.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Sendebetriebs bei der Montage des Senders an der Pedalkurbel des Fahrrades erfolgt und der Sendebetrieb mit Demontage des Senders abgeschaltet wird.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Pedalbewegung und der Orientierung des Pedals die Messung der Lageänderung des Messmittels gegenüber der Erdschwerkraft oder die Änderung der Orientierung des Messmittel gegenüber dem Erdmagnetfeld herangezogen wird.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Pedalbewegung die Messung der Corioliskraft auf das Messmittel herangezogen wird.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärtsumlauf der Pedalkurbel nur dann zur Aktivierung der Schubfunktion des Hilfsmotors führt, wenn der Antrieb vorher durch eine einzelne, oder eine Kombination von Pedalbewegungen aktiviert wurde.
Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Hilfsmotors, der Grad der Unterstützung durch den Hilfsmotor, der Leerlauf und die Bremsfunktion durch einzelne, oder definierte Kombinationen von Bewegungen der Pedalkurbel aktiviert und deaktiviert werden.